JP2013195338A - Uv index measuring apparatus and measuring method - Google Patents

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俊実 人羅
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a portable UV index measuring apparatus capable of measuring a UV index with high accuracy, and a UV index measuring method.SOLUTION: The UV index measuring apparatus comprises: an optical filter transmitting light of a specific wavelength therethrough; an optical sensor including a wide-gap semiconductor, detecting light transmitting through the optical filter; and calculation means for obtaining a UV index on the basis of an output value of the optical sensor. The optical sensor has cut-off characteristics approximate to CIE action spectrum, and a relation of "λ>λ" is satisfied between a cut-off wavelength λof the optical sensor on a long-wavelength side and a cut-off wavelength λof the optical filter on a long-wavelength side.

Description

本発明は、UVインデックスを精度良く測定することができる持ち運び可能なUVインデックス測定装置、およびUVインデックス測定方法に関する。   The present invention relates to a portable UV index measuring apparatus and a UV index measuring method capable of measuring a UV index with high accuracy.

紫外線が人体に及ぼす悪影響の程度を分かりやすく表す指標として、UVインデックスが知られている。UVインデックスは、地上に到達したA領域紫外線(UV−A:波長315nm〜400nm)およびB領域紫外線(UV−B:波長280nm〜315nm)の強度EλとCIE作用スペクトルSerとの積を250nm〜400nmにわたって積分し、得られた積分値ICIEを定数で割ることにより求められる。 The UV index is known as an index that easily shows the degree of adverse effects of ultraviolet rays on the human body. UV index, A area ultraviolet rays reaching the earth (UV-A: Wavelength 315Nm~400nm) and B region ultraviolet: 250 nm the product of the intensity E lambda and CIE action spectrum S er of (UV-B wavelength 280Nm~315nm) It is obtained by integrating over ˜400 nm and dividing the obtained integrated value I CIE by a constant.

なお、CIE作用スペクトルSerは次式で定義され、これをグラフに表すと図1に示す通りとなる。

Figure 2013195338
また、強度EλとCIE作用スペクトルSerとの積は、例えば図2に示すスペクトルとなる。この図から明らかなように、UVインデックスは、290nm〜330nmの範囲の紫外線の強度Eλに強く依存する。 The CIE action spectrum Ser is defined by the following equation, and this is shown in the graph as shown in FIG.
Figure 2013195338
Further, the product of the intensity E λ and the CIE action spectrum Ser is, for example, the spectrum shown in FIG. As apparent from FIG, UV index is strongly dependent on the intensity E lambda of the ultraviolet range of 290Nm~330nm.

従来のUVインデックス測定方法としては、ブリューワー分光光度計を用いてA領域紫外線およびB領域紫外線の強度Eλを測定する方法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。この測定方法によれば、波長毎の強度Eλを精度良く測定することができるので、上記積分等の複雑なディジタル的処理を行うことによりUVインデックスを正確に測定することができる。しかしながら、ブリューワー分光光度計は高価かつ大型なので、任意の場所に持ち運んで測定を行ったり、設置場所を増やしたりするのが非常に困難であった。このため、この測定方法でブリューワー分光光度計が設置されていない場所のUVインデックスを得るためには、別の場所で測定されたUVインデックスから不正確な類推をするより他なかった。 As a conventional UV index measuring method, a method of measuring the intensity E lambda of the UV-A and B regions ultraviolet with Brewer spectrophotometer they are known (e.g., see Non-Patent Document 1). According to this measurement method, the intensity E λ for each wavelength can be measured with high accuracy, so that the UV index can be accurately measured by performing complicated digital processing such as integration. However, since the Brewer spectrophotometer is expensive and large, it is very difficult to carry it to any place for measurement or increase the number of installation places. For this reason, in order to obtain the UV index of the place where the Brewer spectrophotometer is not installed by this measurement method, there was nothing but to make an inaccurate analogy from the UV index measured at another place.

この他、従来のUVインデックス測定方法としては、フィルタを透過してきた特定波長の光を半導体光センサで検出するとともに、当該光センサの出力値に基づいてUVインデックスを測定する方法も知られている。この測定方法では、例えば、英弘精機製のB領域紫外放射計「MS−212W」が使用される。図3に示すように、同放射計10は、350nmよりも短波長の光を透過する干渉フィルタ11と、干渉フィルタ11の透過光によって当該透過光とは異なる波長で発光せしめられる蛍光体12と、蛍光体12の発光スペクトルをシャープにするカットフィルタ13と、カットフィルタ13の透過光を検出するSiフォトダイオード14(光センサ)とを備えている。この他、放射計10は、光を集光するための石英ドームや集光した光を拡散するための拡散板も備えている。   In addition, as a conventional UV index measuring method, there is also known a method of detecting light of a specific wavelength transmitted through a filter with a semiconductor optical sensor and measuring the UV index based on the output value of the optical sensor. . In this measurement method, for example, a B region ultraviolet radiometer “MS-212W” manufactured by Eihiro Seiki is used. As shown in FIG. 3, the radiometer 10 includes an interference filter 11 that transmits light having a wavelength shorter than 350 nm, and a phosphor 12 that emits light having a wavelength different from that of the transmitted light by the transmitted light of the interference filter 11. A cut filter 13 that sharpens the emission spectrum of the phosphor 12 and a Si photodiode 14 (photosensor) that detects the light transmitted through the cut filter 13 are provided. In addition, the radiometer 10 also includes a quartz dome for collecting light and a diffusion plate for diffusing the collected light.

この放射計10は持ち運べる程度に小型であり、かつブリューワー分光光度計ほど高価でもない。したがって、この測定方法によれば、任意の場所のUVインデックスを測定することができる。しかしながら、この測定方法は、経時変化および/または周囲環境の変化等によって蛍光体12またはカットフィルタ13の特性が変化すると、Siフォトダイオード14で検出される光の波長域および大きさが本来検出すべき波長域および大きさからずれてしまい、測定精度が悪化するという問題があった。また、この測定方法では、特性が変化しやすいSiフォトダイオード14を使用しているので、検出される光の波長域および大きさが一定であるにもかかわらず出力値が変化し、測定精度が悪化するという問題もあった。   The radiometer 10 is small enough to be carried and is not as expensive as a brewer spectrophotometer. Therefore, according to this measurement method, the UV index at an arbitrary place can be measured. However, in this measurement method, when the characteristics of the phosphor 12 or the cut filter 13 change due to changes over time and / or changes in the surrounding environment, the wavelength range and size of the light detected by the Si photodiode 14 are originally detected. There is a problem that the measurement accuracy deteriorates due to deviation from the desired wavelength range and size. Further, in this measurement method, since the Si photodiode 14 whose characteristics are easily changed is used, the output value changes despite the constant wavelength range and size of the detected light, and the measurement accuracy is improved. There was also the problem of getting worse.

さらに、この測定方法では、複数段のフィルタ(11、13)によって選択された非常に狭い範囲の波長の光を測定した結果と、別途入手した大気の状態に関するデータとに基づいて図2に示すスペクトルを類推し、当該スペクトルを積分するというディジタル的処理によってUVインデックスを求めているが、通常、大気の状態を正確に測定するのは非常に困難である。この点も、この測定方法の誤差発生要因となっていた。   Furthermore, in this measurement method, it shows in FIG. 2 based on the result of having measured the light of the wavelength of the very narrow range selected by the filter (11, 13) of several steps, and the data regarding the atmospheric condition acquired separately. The UV index is obtained by a digital process of analogizing the spectrum and integrating the spectrum, but it is usually very difficult to accurately measure atmospheric conditions. This point was also a cause of error in this measurement method.

“UVインデックスを求めるには”、[online]、気象庁、平成24年3月13日検索、インターネット<URL:http://www.data.kishou.go.jp/obs-env/uvhp/3-41uvindex_define.html>“To find UV index”, [online], Japan Meteorological Agency, March 13, 2012 search, Internet <URL: http://www.data.kishou.go.jp/obs-env/uvhp/3- 41uvindex_define.html>

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、UVインデックスを精度良く測定することができる持ち運び可能なUVインデックス測定装置、およびUVインデックス測定方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a portable UV index measuring apparatus and a UV index measuring method capable of accurately measuring a UV index. is there.

上記課題を解決するために、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、カットオフ特性をCIE作用スペクトルに近似させた光センサを用い、UVインデックスの測定に必要な波長の光を当該光センサ自身がアナログ的に積分する構成とすれば、ブリューワー分光光度計を用いて上記複雑なディジタル的処理を行った場合と同等の結果が容易に得られることを見出し、本発明を完成させた。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has made extensive studies, and as a result, uses an optical sensor having a cutoff characteristic approximated to a CIE action spectrum, and transmits light having a wavelength necessary for UV index measurement. As a result of the analog integration, the present inventors have found that the same results as those obtained when the complex digital processing is performed using a Brewer spectrophotometer can be easily obtained, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明に係るUVインデックス測定装置は、特定波長の光を透過させる光フィルタと、光フィルタの透過光を検出するワイドギャップ半導体からなる光センサと、光センサの出力値に基づいてUVインデックスを求める演算手段とを備え、光センサがCIE作用スペクトルに近似したカットオフ特性を有し、光センサの長波長側のカットオフ波長λおよび光フィルタの長波長側のカットオフ波長λの間に“λ>λ”の関係があることを特徴とする。 That is, the UV index measuring device according to the present invention includes an optical filter that transmits light of a specific wavelength, an optical sensor that includes a wide gap semiconductor that detects transmitted light of the optical filter, and an UV index based on an output value of the optical sensor. The optical sensor has a cutoff characteristic that approximates the CIE action spectrum, and the cutoff wavelength λ s on the long wavelength side of the optical sensor and the cutoff wavelength λ f on the long wavelength side of the optical filter There is a relationship of “λ f > λ s ” between them.

この構成では、光センサ自身がCIE作用スペクトルに近似したカットオフ特性を有している。また、この構成では、測定結果に微小な影響を及ぼすに過ぎない長波長光を遮蔽するために光フィルタが補助的に設けられている。したがって、この構成では、経時変化および/または周囲環境の変化により光フィルタの特性が変化したとしても、光センサの出力値はほとんど変動しない。すなわち、この構成によれば、UVインデックスを常に精度良く測定することができる。   In this configuration, the optical sensor itself has a cutoff characteristic that approximates the CIE action spectrum. Further, in this configuration, an optical filter is supplementarily provided to shield long wavelength light that has only a minute influence on the measurement result. Therefore, in this configuration, even if the characteristics of the optical filter change due to changes over time and / or changes in the surrounding environment, the output value of the optical sensor hardly varies. That is, according to this configuration, the UV index can always be measured with high accuracy.

また、この構成によれば、主たる構成要素が光フィルタ、光センサおよび演算手段だけなので、小型かつ軽量なUVインデックス測定装置を実現することができる。   In addition, according to this configuration, since the main components are only the optical filter, the optical sensor, and the calculation means, a small and lightweight UV index measuring device can be realized.

上記UVインデックス測定装置は、光センサのカットオフ波長λおよび光フィルタのカットオフ波長λの間に“λ−λ≧20nm”の関係があることが好ましい。より具体的には、上記UVインデックス測定装置は、光センサのカットオフ波長λが290nm〜310nmの範囲内で設定され、かつ、光フィルタのカットオフ波長λが320nm〜400nmの範囲内で設定されていることが好ましい。 In the UV index measuring apparatus, it is preferable that a relationship of “λ f −λ s ≧ 20 nm” exists between the cutoff wavelength λ s of the optical sensor and the cutoff wavelength λ f of the optical filter. More specifically, in the UV index measuring device, the cutoff wavelength λ s of the optical sensor is set within the range of 290 nm to 310 nm, and the cutoff wavelength λ f of the optical filter is within the range of 320 nm to 400 nm. It is preferable that it is set.

この構成によれば、20nm幅のバッファゾーンが設けられているので、光フィルタの特性が変化することによる測定精度の悪化を確実に防ぐことができる。   According to this configuration, since the buffer zone having a width of 20 nm is provided, it is possible to reliably prevent deterioration in measurement accuracy due to changes in the characteristics of the optical filter.

上記UVインデックス測定装置は、光センサがAlGaIn1−x−yN(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1−x)またはZnMg1−xO(ただし、0≦x≦1)からなる紫外線センサであることが好ましい。 In the UV index measuring apparatus, the optical sensor is Al x Ga y In 1-xy N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1-x) or Zn x Mg 1-x O (where 0 It is preferable that the ultraviolet sensor is composed of ≦ x ≦ 1).

この構成によれば、Al、GaおよびInの組成比、またはZnおよびMgの組成比を調整することにより、容易にカットオフ特性をCIE作用スペクトルに近似させることができる。   According to this configuration, the cutoff characteristic can be easily approximated to the CIE action spectrum by adjusting the composition ratio of Al, Ga, and In or the composition ratio of Zn and Mg.

また、上記UVインデックス測定装置は、光フィルタが色ガラスフィルタであることが好ましい。   In the UV index measuring apparatus, the optical filter is preferably a colored glass filter.

色ガラスフィルタは入手が容易であり、かつ安価である。したがって、この構成によれば、UVインデックス測定装置の製造コストを低減することができる。   Color glass filters are easily available and inexpensive. Therefore, according to this configuration, the manufacturing cost of the UV index measuring device can be reduced.

また、上記課題を解決するために、本発明に係るUVインデックス測定方法は、長波長側のカットオフ波長λが320nm〜400nmの範囲内で設定された光フィルタの透過光を、長波長側のカットオフ波長λが290nm〜310nmの範囲内で設定されたワイドギャップ半導体からなる光センサで検出するステップと、光センサの出力値に基づいてUVインデックスを求めるステップと、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the UV index measurement method according to the present invention uses the transmitted light of the optical filter in which the cut-off wavelength λ f on the long wavelength side is set within the range of 320 nm to 400 nm, Detecting with an optical sensor made of a wide-gap semiconductor whose cutoff wavelength λ s is set within a range of 290 nm to 310 nm, and obtaining a UV index based on the output value of the optical sensor. Features.

UVインデックス測定装置の場合と同様、上記UVインデックス測定方法においても、光センサはAlGaIn1−x−yN(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1−x)またはZnMg1−xO(ただし、0≦x≦1)からなる紫外線センサであることが好ましい。また、光フィルタは色ガラスフィルタであることが好ましい。 As in the case of the UV index measuring device, in the above UV index measuring method, the optical sensor is Al x Ga y In 1-xy N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1-x) or Zn An ultraviolet sensor made of xMg1 -xO (where 0 ≦ x ≦ 1) is preferable. The optical filter is preferably a colored glass filter.

本発明によれば、UVインデックスを精度良く測定することができる持ち運び可能なUVインデックス測定装置、およびUVインデックス測定方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the portable UV index measuring apparatus and UV index measuring method which can measure a UV index accurately can be provided.

CIE作用スペクトルSerを示すグラフである。It is a graph which shows CIE action spectrum Ser . 地上に到達した紫外線の強度EλとCIE作用スペクトルSerとの積の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the product of intensity | strength E ( lambda ) of the ultraviolet-ray which reached | attained on the ground, and CIE action spectrum Ser . 従来の紫外放射計の測定原理を示す図である。It is a figure which shows the measurement principle of the conventional ultraviolet radiometer. 本発明の一実施形態に係るUVインデックス測定装置の分解模式図である。It is a disassembled schematic diagram of the UV index measuring device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るUVインデックス測定装置に関するグラフであって、(A)は光センサの感度特性を示すグラフ、(B)は光フィルタの透過特性を示すグラフ、(C)は光センサおよび光フィルタを組み合わせてなるUVインデックス測定装置の感度特性を示すグラフである。It is a graph regarding the UV index measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, Comprising: (A) is a graph which shows the sensitivity characteristic of an optical sensor, (B) is a graph which shows the permeation | transmission characteristic of an optical filter, (C) is an optical sensor It is a graph which shows the sensitivity characteristic of the UV index measuring device which combines an optical filter. 本発明の一実施形態に係るUVインデックス測定装置で使用するルールの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the rule used with the UV index measuring device concerning one embodiment of the present invention.

以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係るUVインデックス測定装置およびUVインデックス測定方法の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of a UV index measuring device and a UV index measuring method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図4は、本発明の一実施形態に係るUVインデックス測定装置の主たる構成要素だけを示した図である。同図に示すように、本実施形態に係るUVインデックス測定装置1は、石英ドーム2、拡散板3、光フィルタ4、光センサ5および回路基板6を備えている。図示していないが、UVインデックス測定装置1は、拡散板3、光フィルタ4、光センサ5および回路基板6を覆う遮光性の外装部材や、光センサ5および回路基板6に電力を供給する電源(例えば、充電可能なバッテリ、ボタン電池)も備えている。また、UVインデックス測定装置1は、測定したUVインデックスを表示する手段や、測定したUVインデックスに関するデータを他のデバイスに送信するための通信手段をさらに備えていてもよい。   FIG. 4 is a diagram showing only main components of the UV index measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the UV index measuring apparatus 1 according to the present embodiment includes a quartz dome 2, a diffusion plate 3, an optical filter 4, an optical sensor 5, and a circuit board 6. Although not shown, the UV index measuring device 1 includes a light shielding exterior member that covers the diffusion plate 3, the optical filter 4, the optical sensor 5, and the circuit board 6, and a power source that supplies power to the optical sensor 5 and the circuit board 6. (For example, a rechargeable battery or a button battery). The UV index measurement apparatus 1 may further include a means for displaying the measured UV index and a communication means for transmitting data relating to the measured UV index to another device.

石英ドーム2は、周囲の光を集めてUVインデックス測定装置1内に取り込むためのもので、UVインデックス測定装置1の窓部分に設けられている。石英ドーム2は、UVインデックス測定装置1内に雨水等が侵入するのを防ぐ役割も果たしている。拡散板3は、石英ドーム2によって取り込まれた光を拡散させる。これにより、均一な光が光フィルタ4に照射されることになる。   The quartz dome 2 collects ambient light and takes it into the UV index measuring device 1, and is provided at the window portion of the UV index measuring device 1. The quartz dome 2 also serves to prevent rainwater and the like from entering the UV index measuring device 1. The diffusion plate 3 diffuses the light taken in by the quartz dome 2. Thereby, uniform light is irradiated to the optical filter 4.

石英ドーム2および拡散板3は、従来の放射計10等で使用されているものを使用することができる。なお、光を集光したり拡散したりする必要がない環境で使用する場合は、石英ドーム2および拡散板3を省略することができる。   As the quartz dome 2 and the diffusing plate 3, those used in the conventional radiometer 10 or the like can be used. Note that the quartz dome 2 and the diffusion plate 3 can be omitted when used in an environment where it is not necessary to collect or diffuse light.

光フィルタ4は、拡散板3からの拡散光のうち、特定波長の光を透過させる。本実施形態では、図5(B)に示すような透過特性を有する色ガラスフィルタを光フィルタ4として使用している。同図に示すように、光フィルタ4は、長波長側のカットオフ波長、すなわち透過率が最大値の1/√2となる波長λが約365nmであり、当該波長よりも長波長の光を遮蔽する(ただし、完全には遮蔽されない)。 The optical filter 4 transmits light of a specific wavelength among the diffused light from the diffusion plate 3. In the present embodiment, a color glass filter having transmission characteristics as shown in FIG. 5B is used as the optical filter 4. As shown in the figure, the optical filter 4 has a cut-off wavelength on the long wavelength side, that is, a wavelength λ f at which the transmittance is 1 / √2 of the maximum value is about 365 nm, and has a wavelength longer than the wavelength. (But not completely shielded).

本実施形態では、入手が容易であり、かつ安価であるという理由で色ガラスフィルタを使用したが、長波長の光を遮蔽することができる任意のローパスフィルタを光フィルタ4として使用してもよい。   In the present embodiment, the colored glass filter is used because it is easily available and inexpensive. However, any low-pass filter that can shield light having a long wavelength may be used as the optical filter 4. .

光センサ5は、光フィルタ4を透過してきた特定波長の光の強度を検出し、当該強度に応じた電気信号を出力する。本実施形態では、紫外線に晒される環境下で長期にわたって使用しても特性が変化しにくいAlGaIn1−x−yN(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1−x)からなる紫外線センサを光センサ5として使用している。図5(A)に示すように、この光センサ5は、長波長側のカットオフ波長、すなわち感度が最大値の1/√2となる波長λが約305nmであり、当該波長よりも短波長の光に対して高い感度を有する。なお、光センサ5は、カットオフ波長λより長波長の光に対しても、最高感度の1/1000程度の感度を有する。 The optical sensor 5 detects the intensity of light having a specific wavelength that has passed through the optical filter 4 and outputs an electrical signal corresponding to the intensity. In the present embodiment, Al x Ga y In 1-xy N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1-x) whose characteristics are unlikely to change even when used for a long time in an environment exposed to ultraviolet rays. ) Is used as the optical sensor 5. Figure 5 (A), the optical sensor 5, the long wavelength side of the cut-off wavelength, i.e. the wavelength lambda s of about 305nm as a 1 / √2 of the sensitivity is the maximum value, the shorter than the wavelength High sensitivity to wavelength light. The optical sensor 5 has a sensitivity of about 1/1000 of the maximum sensitivity even for light having a wavelength longer than the cutoff wavelength λ s .

光センサ5としては、ワイドギャップ半導体からなる他の紫外線センサを使用することもでき、例えば、ZnMg1−xO(ただし、0≦x≦1)からなる紫外線センサを使用することもできる。 As the optical sensor 5, another ultraviolet sensor made of a wide gap semiconductor can be used. For example, an ultraviolet sensor made of Zn x Mg 1-x O (where 0 ≦ x ≦ 1) can also be used. .

本実施形態に係る光センサ5は、組成比xyが調整された結果、300nm〜320nmにかけて急激に感度が低下するというカットオフ特性を有している。この特性は、図1に示すCIE作用スペクトルによく似ている。   As a result of adjusting the composition ratio xy, the optical sensor 5 according to the present embodiment has a cut-off characteristic that the sensitivity rapidly decreases from 300 nm to 320 nm. This characteristic is very similar to the CIE action spectrum shown in FIG.

本実施形態に係るUVインデックス測定装置1では、図5(A)に示す感度特性を有する光センサ5が図5(B)に示す透過特性を有する光フィルタ4の透過光の強度を検出する。したがって、UVインデックス測定装置1全体で見たときの感度特性は、光センサ5の感度特性と光フィルタ4の透過特性を掛け合わせたものとなる。   In the UV index measuring apparatus 1 according to this embodiment, the optical sensor 5 having the sensitivity characteristic shown in FIG. 5A detects the intensity of the transmitted light of the optical filter 4 having the transmission characteristic shown in FIG. Therefore, the sensitivity characteristic when viewed as a whole of the UV index measuring apparatus 1 is obtained by multiplying the sensitivity characteristic of the optical sensor 5 and the transmission characteristic of the optical filter 4.

UVインデックス測定装置1の感度特性を、図5(C)中に太実線で示す。同図に示すように、UVインデックス測定装置1の感度は、300nm〜320nmおよび370nm〜400nmにおいて急激に変化する。300nm〜320nmにおける変化は、光センサ5の感度特性によるものである。また、370nm〜400nmにおける変化は、光フィルタ4の透過特性によるものである。   The sensitivity characteristic of the UV index measuring device 1 is indicated by a thick solid line in FIG. As shown in the figure, the sensitivity of the UV index measuring apparatus 1 changes abruptly at 300 nm to 320 nm and 370 nm to 400 nm. The change at 300 nm to 320 nm is due to the sensitivity characteristic of the optical sensor 5. Further, the change at 370 nm to 400 nm is due to the transmission characteristics of the optical filter 4.

回路基板6には、光センサ5の出力値に基づいてUVインデックスを求める演算手段が搭載されている。本実施形態では、光センサ5の出力電流を電圧に変換するI/V変換器、および当該変換により得られた電圧を予め決められたルールに基づいてUVインデックスに置き換える置換部とで演算手段が構成されている。本実施形態では、置換する際に使用するルールとして、図6に示す関係を使用する。このルールによれば、I/V変換によって得られた電圧をUVインデックスに置換することができる。   The circuit board 6 is equipped with arithmetic means for obtaining a UV index based on the output value of the optical sensor 5. In this embodiment, the calculation means includes an I / V converter that converts the output current of the optical sensor 5 into a voltage, and a replacement unit that replaces the voltage obtained by the conversion with a UV index based on a predetermined rule. It is configured. In the present embodiment, the relationship shown in FIG. 6 is used as a rule used for replacement. According to this rule, the voltage obtained by the I / V conversion can be replaced with the UV index.

求められたUVインデックスは、UVインデックス測定装置1に備えられた記憶手段に測定時刻とともに記憶されたり、UVインデックス測定装置1に備えられた小型ディスプレイに表示されたりする。求められたUVインデックスに関するデータは、UVインデックス測定装置1と通信可能な別のデバイスに送られてもよい。   The obtained UV index is stored together with the measurement time in a storage unit provided in the UV index measuring apparatus 1 or displayed on a small display provided in the UV index measuring apparatus 1. The obtained data relating to the UV index may be sent to another device that can communicate with the UV index measuring apparatus 1.

演算手段の構成およびUVインデックスを求める際に使用するルールは、種々の変形例が考えられる。本発明では、光センサ5の出力値に基づいてUVインデックスを求めることができる任意の演算手段およびルールを使用することができる。   Various modifications can be considered for the rules used when determining the configuration of the calculation means and the UV index. In the present invention, any calculation means and rule that can obtain the UV index based on the output value of the optical sensor 5 can be used.

以上のように、本実施形態に係るUVインデックス測定装置1では、光センサ5の感度特性および光フィルタ4の透過特性を掛け合わせることにより、図5(C)中に太実線で示した感度特性を実現している。この感度特性は、同図中に破線で示したCIE作用スペクトルに近似している。したがって、本実施形態に係るUVインデックス測定装置1によれば、積分値ICIE(紫外線の強度EλとCIE作用スペクトルSerとの積を250nm〜400nmにわたって積分して得た値)に相関する出力値が光センサ5から得られる。 As described above, in the UV index measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the sensitivity characteristic indicated by the thick solid line in FIG. 5C is obtained by multiplying the sensitivity characteristic of the optical sensor 5 and the transmission characteristic of the optical filter 4. Is realized. This sensitivity characteristic approximates the CIE action spectrum indicated by a broken line in FIG. Therefore, according to the UV index measuring apparatus 1 according to this embodiment, correlated to the integral value I CIE (value obtained by integrating over 250nm~400nm the product of the intensity E lambda and CIE action spectrum S er UV) An output value is obtained from the optical sensor 5.

また、本実施形態に係るUVインデックス測定装置1では、長波長の光を遮蔽する光フィルタが補助的に設けられているので、光センサ5の出力値がUVインデックスの測定とは無関係な長波長の光の影響を受けてしまうのを防ぐことができる。ここで、光フィルタ4のカットオフ波長λは、紫外線の強度Eλがかなり減衰した波長に設定されているので、カットオフ波長λが変動したとしても、光センサ5の出力値にはほとんど影響しない。したがって、本実施形態に係るUVインデックス測定装置1によれば、UVインデックスを常に精度良く測定することができる。なお、ワイドギャップ半導体からなる光センサ5のカットオフ波長λの変動量は、考慮する必要がない程度に微小である。 Further, in the UV index measuring apparatus 1 according to the present embodiment, since an optical filter that shields long wavelength light is supplementarily provided, the output value of the optical sensor 5 has a long wavelength that is unrelated to the measurement of the UV index. Can be prevented from being affected by light. Here, since the cutoff wavelength λ f of the optical filter 4 is set to a wavelength at which the intensity E λ of the ultraviolet light is considerably attenuated, even if the cutoff wavelength λ f varies, the output value of the optical sensor 5 Almost no effect. Therefore, according to the UV index measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the UV index can always be measured with high accuracy. Note that the amount of fluctuation of the cutoff wavelength λ s of the optical sensor 5 made of a wide gap semiconductor is so small that it does not need to be considered.

上記作用効果を得るためには、光センサ5のカットオフ波長λを290nm〜310nmの範囲内で設定することが好ましい。カットオフ波長λがこの範囲から外れると、光センサ5の出力値と積分値ICIEとの相関関係が崩れ、UVインデックスの測定精度が悪化する恐れがある。 In order to obtain the above effect, it is preferable to set the cutoff wavelength λ s of the optical sensor 5 within a range of 290 nm to 310 nm. If the cutoff wavelength λ s is out of this range, the correlation between the output value of the optical sensor 5 and the integrated value I CIE is lost, and the measurement accuracy of the UV index may be deteriorated.

また、上記作用効果を得るためには、光フィルタ4のカットオフ波長λと光センサ5のカットオフ波長λの関係を“λ>λ”とすることが必須であるが、より確実にカットオフ波長λの変動の影響を排除するためには、“λ−λ≧20nm”とするのが好ましい。また、光センサ5の出力値がUVインデックスの測定とは無関係な長波長の光の影響を受けてしまうのを防ぐという観点から、光フィルタ4のカットオフ波長λは、400nm以下であることが好ましい。 Further, in order to obtain the above-described effect, it is essential that the relationship between the cutoff wavelength λ f of the optical filter 4 and the cutoff wavelength λ s of the optical sensor 5 is “λ f > λ s ”. In order to surely eliminate the influence of fluctuations in the cutoff wavelength λ f , it is preferable to satisfy “λ f −λ s ≧ 20 nm”. Further, from the viewpoint of preventing the output value of the optical sensor 5 from being affected by light having a long wavelength unrelated to the measurement of the UV index, the cutoff wavelength λ f of the optical filter 4 is 400 nm or less. Is preferred.

以上をまとめると、本発明においては、光センサ5のカットオフ波長λを290nm〜310nmの範囲内で設定し、かつ、光フィルタ4のカットオフ波長λを330nm〜400nmの範囲内で設定することが好ましい。 In summary, in the present invention, the cutoff wavelength λ s of the optical sensor 5 is set within the range of 290 nm to 310 nm, and the cutoff wavelength λ f of the optical filter 4 is set within the range of 330 nm to 400 nm. It is preferable to do.

1 UVインデックス測定装置
2 石英ドーム
3 拡散板
4 光フィルタ
5 光センサ
6 回路基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 UV index measuring device 2 Quartz dome 3 Diffusing plate 4 Optical filter 5 Optical sensor 6 Circuit board

Claims (8)

特定波長の光を透過させる光フィルタと、前記光フィルタの透過光を検出するワイドギャップ半導体からなる光センサと、前記光センサの出力値に基づいてUVインデックスを求める演算手段とを備え、
前記光センサは、CIE作用スペクトルに近似したカットオフ特性を有し、
前記光センサの長波長側のカットオフ波長λと前記光フィルタの長波長側のカットオフ波長λとの間に、“λ>λ”の関係があることを特徴とするUVインデックス測定装置。
An optical filter that transmits light of a specific wavelength; an optical sensor made of a wide-gap semiconductor that detects the transmitted light of the optical filter; and an arithmetic unit that obtains a UV index based on an output value of the optical sensor,
The optical sensor has a cut-off characteristic approximating a CIE action spectrum,
The UV index characterized in that there is a relationship of “λ f > λ s ” between the cut-off wavelength λ s on the long wavelength side of the optical sensor and the cut-off wavelength λ f on the long wavelength side of the optical filter. measuring device.
前記光センサのカットオフ波長λと前記光フィルタのカットオフ波長λとの間に、“λ−λ≧20nm”の関係があることを特徴とする請求項1に記載のUVインデックス測定装置。 2. The UV index according to claim 1, wherein a relationship of “λ f −λ s ≧ 20 nm” exists between the cutoff wavelength λ s of the optical sensor and the cutoff wavelength λ f of the optical filter. measuring device. 前記光センサのカットオフ波長λが290nm〜310nmの範囲内で設定され、かつ、前記光フィルタのカットオフ波長λが320nm〜400nmの範囲内で設定されていることを特徴とする請求項1に記載のUVインデックス測定装置。 The cut-off wavelength λ s of the optical sensor is set within a range of 290 nm to 310 nm, and the cut-off wavelength λ f of the optical filter is set within a range of 320 nm to 400 nm. 2. The UV index measuring device according to 1. 前記光センサが、AlGaIn1−x−yN(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1−x)、またはZnMg1−xO(ただし、0≦x≦1)からなる紫外線センサであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のUVインデックス測定装置。 The optical sensor is Al x Ga y In 1-xy N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1-x), or Zn x Mg 1-x O (where 0 ≦ x ≦ 1). The UV index measuring device according to claim 1, wherein the UV index measuring device is an ultraviolet sensor. 前記光フィルタが、色ガラスフィルタであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のUVインデックス測定装置。   The UV index measuring device according to claim 1, wherein the optical filter is a colored glass filter. 長波長側のカットオフ波長λが320nm〜400nmの範囲内で設定された光フィルタの透過光を、長波長側のカットオフ波長λが290nm〜310nmの範囲内で設定されたワイドギャップ半導体からなる光センサで検出するステップと、
前記光センサの出力値に基づいてUVインデックスを求めるステップと、
を備えたことを特徴とするUVインデックス測定方法。
Wide-gap semiconductor with long wavelength cutoff wavelength λ s set within the range of 290 nm to 310 nm is transmitted through the optical filter with the long wavelength side cutoff wavelength λ f set within the range of 320 nm to 400 nm. Detecting with an optical sensor comprising:
Obtaining a UV index based on the output value of the photosensor;
A UV index measurement method comprising:
前記光センサが、AlGaIn1−x−yN(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1−x)、またはZnMg1−xO(ただし、0≦x≦1)からなる紫外線センサであることを特徴とする請求項6に記載のUVインデックス測定方法。 The optical sensor is Al x Ga y In 1-xy N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1-x), or Zn x Mg 1-x O (where 0 ≦ x ≦ 1). The UV index measuring method according to claim 6, wherein the UV index measuring method is an ultraviolet sensor. 前記光フィルタが、色ガラスフィルタであることを特徴とする請求項6または7に記載のUVインデックス測定方法。   The UV index measuring method according to claim 6, wherein the optical filter is a colored glass filter.
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